本文首先综述了臭氧的物理化学性质和在水处理方面的应用经验,重点探讨了近年来发展起来的金属及金属氧化物催化臭氧化技术。基于臭氧水处理领域的研究现状和一些不足,提出了本论文的研究目的和主要任务。本论文的研究内容主要包括三部分:单独臭氧化降解苯乙酮的动力学及机制研究;自制催化剂CuO-Ru/Al₂O₃催化臭氧化降解苯乙酮的研究;蜂窝陶瓷催化臭氧化降解苯乙酮及其催化机制研究。在第四章中,研究了臭氧化降解苯乙酮的效率,利用相对法求算了苯乙酮与臭氧及羟基自由基的反应速率常数。结果表明,臭氧化处理能有效降解水中苯乙酮,苯乙酮与臭氧的反应速率常数为（0.163±0.036） L·mol^-1·s^-1,与羟基自由基的反应速率常数为7.07×109 L·mol^-1·s^-1。不同pH的试验表明,利用测得的两个反应速率常数能很好地预测苯乙酮的降解动力学。气相色谱-质谱联用仪（GC/MS）和离子色谱（IC）的分析结果显示,臭氧化降解苯乙酮的中间产物主要包括苯酚、邻羟基苯乙酮、酒石酸、乙酸和草酸等物质。在第五章中,采用浸渍法制备了以活性Al₂O₃为载体的双组分催化臭氧化催化剂CuO-Ru/Al₂O₃,并利用该催化剂催化臭氧化降解了苯乙酮。结果表明,贵金属钌的掺杂能显著提高CuO/Al₂O₃催化臭氧化苯乙酮的去除效率。pH对CuO-Ru/Al₂O₃催化臭氧化降解苯乙酮的效率并没有显著影响。但与单独臭氧化相比,该催化体系更加适合在中性或酸性条件下应用。CuO-Ru/Al₂O₃对水中臭氧有较好的催化分解活性,臭氧分解的速率常数（ ）达2.58×10^-3 s^-1,高于二次水中臭氧的分解速率常数1.19×10^-3 s^-1。叔丁醇的试验结果表明,O₃/CuO-Ru/Al₂O₃降解苯乙酮反应遵循羟基自由基（·OH）反应机制。CuO-Ru/Al₂O₃在催化降解草酸过程中也显示了较好的催化臭氧化性能。在第六章中,研究了蜂窝陶瓷对臭氧化降解苯乙酮效率的影响。结果表明,蜂窝陶瓷显著提高了臭氧化降解苯乙酮的效率,叔丁醇的试验表明该体系遵循·OH氧化机理。蜂窝陶瓷催化臭氧化降解苯乙酮的动力学可分为二个阶段,第一阶段的表观动力学常数为8.77×10-4 s^-1, Rct为0.10×10-8;第二阶段的表观动力学常数为4.63×10^-3 s^-1, Rct为1.72×10-8。经分析表明,降解过程中蜂窝陶瓷催化剂中Ti⁴⁺的溶出是苯乙酮降解效率提高的主导因素。直接利用Ti⁴⁺催化臭氧化体系降解苯乙酮的结果表明,相同条件下Ti⁴⁺的加入使体系COD降解率要比单独臭氧化体系提高近62.8%,该结果较好地证实了蜂窝陶瓷催化臭氧化体系的上述机理。单独臭氧、Ti⁴⁺/O₃和Ti⁴⁺/H₂O₂/O₃降解乙酸的实验结果表明,Ti⁴⁺和H₂O₂的组合应用是蜂窝陶瓷催化臭氧化降解有机物效率提高的关键因素。酸性条件下分析水中溶解臭氧的衰减速率表明,Ti⁴⁺/H₂O₂能够在强酸性条件下催化分解水中的溶解臭氧。